Gli ADAS (Advanced Driver Assistance System), i nuovi sistemi di sicurezza smart ed i sottosistemi di interazione uomo-macchina generano una vasta mole di dati da trasportare attraverso un veicolo. Inoltre, le richieste di integrazione tra i vari sottosistemi necessitano di cambi architetturali fondamentali: da una semplice rete ad anello a topologie più complesse, che includono dei gateway connessi al backbone.
Prodotti in evidenza:
Tecnologie IT per il trasporto veloce dei dati e l’integrazione tra i vari sistemi.
La soluzione Automotive Ethernet deriva da comprovate tecnologie IT e soddisfa sia la necessità del trasporto veloce dei dati che l’integrazione tra i vari sistemi. A differenza dell’Ethernet non legata al mondo automotive, questa soluzione usa una coppia di cavi non schermati progettata per un minor peso e costo. E’ stata utilizzata la modulazione PAM3 (Pulse Amplitude Modulation) per raggiungere una maggior velocità dei dati ed affidabilità.
Standard Automotive
Lo standard automotive prende origine dall’Ethernet ma incorpora dei cambiamenti significativi a livello di strato fisico per venire incontro ai requisiti automotive. La prima versione dello standard è conosciuta come BroadR-Reach ed è ormai stata sostituita dalla versione IEEE conosciuta come 100BASE-T1 (P802.3bw) e 1000BASE-T1 (802.3bp).
Per assicurare l’interoperabilità dell’hardware e garantire delle affidabili operazioni del veicolo in diverse condizioni operative, sono stati imposti seri vincoli sui livelli dei segnali, del rumore e del clock. Le tecniche di test specificate negli standard, sebbene ben stabilizzate per le reti Ethernet stazionarie, hanno creato nuove sfide per molti ingegneri abituati a lavorare con bus più lenti come il CAN ed il LIN finora utilizzati nell’ambito Automotive.
Seguono alcune valutazioni sui temi più importanti per lo sviluppo di questa soluzione, ovvero:
- Valutare la qualità del progetto
- Risolvere i problemi
- Verificare il rispetto dei parametri dello standard
- Analisi di un sistema di test per l’Automotive Ethernet
Validare il progetto
Una volta che il prototipo è disponibile, è tempo di accenderlo e caratterizzarlo per assicurarsi che rispetti le specifiche.
Gli oscilloscopi Tektronix sono uno strumento eccellente per verificare e caratterizzare un progetto Ethernet Automotive in quanto permettono:
- Una caratterizzazione completa in differenti casi di utilizzo con misure e strumenti di analisi avanzati.
- Misure automatiche di ampiezza e tempo, oltre ad analisi statistiche ed istogrammi; buon punto di partenza per controllare la qualità del segnale
- Visione del diagramma ad occhio per una immediata valutazione del rumore e dell’integrità del segnale nella PAM3
- Strumenti di analisi per un profilo completo del jitter del clock master/slave, includendo misure del TIE (Time Interval Error), del jitter cycle-to-cycle, e del rapporto Rj/Dj (Random Jitter / Deterministic Jitter)
Velocizzare la valutazione e la risoluzione dei problemi
Ci si aspetta che in reti complesse i sistemi o i componenti possano talvolta contenere degli errori, richiedendo una veloce verifica per rimuoverne la causa. L’alta velocità di dati e clock nell’Ethernet Automotive sono sensibili al rumore ed alle variazioni di alimentazione.
I progettisti, abituati a valutare le forme d’onda come parte delle loro procedure di ricerca degli errori, spesso trovano il segnale PAM3 difficile da analizzare. Inoltre, siccome il bus Ethernet Automotive è bidirezionale, può essere più difficoltoso catturare lo specifico segnale di interesse.
Gli oscilloscopi Tektronix, configurati con software di analisi avanzata, forniscono gli strumenti necessari per una veloce ed efficiente ricerca degli errori qualora una specifica non sia stata rispettata.
- TIE e istogrammi per cercare problemi sui circuiti di recupero del clock
- Diagramma ad occhio per valutare velocemente il segnale PAM3
- Analisi avanzata del jitter per identificare le sorgenti di rumore e valutare se il jitter è di tipo casuale o deterministico
- Trigger con funzionalità estesa
- Analisi FFT per isolare le sorgenti di interferenza Le radiazioni nel campo dell’infrarosso termico sono rilevate dalla termocamera e tradotte in una immagine termica cromatica, dove i diversi colori indicano le temperature superficiali degli oggetti. La termocamera permette quindi di effettuare misure di temperatura precise e correlate con l’emissione di tali radiazioni (Fig.2).
Confidenza sulla conformità
Data la maggiore integrazione dei sottosistemi nelle reti di dati, i progettisti devono fornire una prova verificabile ed oggettiva che ogni dispositivo sia interoperabile; che ogni ECU (Electronic Control Unit) possa affidabilmente comunicare con ogni altra ECU presente nel sistema. Tali requisiti si estendono anche ai tests delle interferenze e della compatibilità elettromagnetica (EMI/EMC) e delle scariche elettrostatiche (ESD).
In ogni caso, l’adozione di tecnologie di dati seriali più complesse e ad alta velocità (Mbps o anche Gbps) può rendere il test impegnativo.
Tektronix è impegnata da molti anni nella conformità di interfacce ad alta velocità e sta utilizzando questa esperienza per testare le nuove tecnologie automotive. Tali soluzioni includono il supporto per il 100BASE-T1 (IEEE802.3bw) così come per il BroadR-Reach.
Entrambi aderiscono ai requisiti di test definiti dalla OPEN Alliance. Gli oscilloscopi e gli analizzatori di spettro Tektronix possono essere usati anche per il test della compatibilità elettromagnetica e delle scariche elettrostatiche.
Analisi del sistema di test automotive: oscilloscopio automotive
Il test di un sistema automotive richiede un oscilloscopio, delle sonde appropriate, una sorgente di segnale e delle schede di test.
- MSO5 Mixed Signal Oscilloscope, un oscilloscopio automotive con fino a 2 GHz di banda
- Il software di compliance aiuta ad eseguire automaticamente i test critici per la conformità con le specifiche richieste dall’IEEE P802.3bw(100BASE-T1) ed il BroadR-Reach v3.2
- 5-CMAUTOEN Applicativo per la compliance Automotive Ethernet
- 5-DJA Advanced Applicativo per l’analisi del jitter
- Sonde (differenziali): TDP1500 (ne occorrono 2)
- Sorgente di segnale: AFG3152C
- TF-GBE-BTP Ethernet test board
- TF-BRR-CFD Clock divider
Approfondimenti
Questa application note riporta esempi di analisi del jitter, dalle basi usando la decomposizione frequenziale ed il TIE (Time Interval Error), a tecniche più avanzate di isolamento delle sorgenti di jitter. Vengono riportati esempi di misura del jitter con la serie MSO5 su clock non modulati, clock spread spectrum e dati seriali.
Convalida le performance dell’Ethernet Automotive e la conformità allo standard
Gli strumenti della nuova serie MSO6 rappresentano l’estensione del processo di rivoluzione iniziato con la serie MSO5. Mantenendo le innovazioni già implementate quali la nuova concezione FlexChannelsTM che consente di configurare un canale come analogico o digitale, il display touch da 15.6” HD
Più notizie sulla serie MSO6…
